基于網(wǎng)格的遠程教學(xué)研究

1、基于網(wǎng)格的遠程教學(xué)研究【摘要】：網(wǎng)格是繼Internet之后又一次重大的科技進步，有人將其稱為下一代互聯(lián)網(wǎng)。它是集成和并行的計算與資源環(huán)境，其核心是在異構(gòu)和分布式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，實現(xiàn)資源共享(包括計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源等)，消除信息孤島。雖然網(wǎng)格技術(shù)現(xiàn)在還沒有普遍地應(yīng)用，但是因為網(wǎng)格技術(shù)本身具有的優(yōu)勢，其應(yīng)用前景是非常廣闊的?，F(xiàn)代教育技術(shù)以計算機網(wǎng)絡(luò)為代表，基于網(wǎng)絡(luò)的遠程教育在現(xiàn)代教育中扮演著重要的角色，給無數(shù)的學(xué)習(xí)者提供了快速、便捷的學(xué)習(xí)方式。正是基于網(wǎng)絡(luò)的遠程教學(xué)，使得學(xué)習(xí)超越了時間和地點的限制。遠程教育在全球范圍內(nèi)，都有著急速發(fā)展的趨勢，但現(xiàn)有的遠程教學(xué)

2、系統(tǒng)，普遍存在著一些問題，主要表現(xiàn)在：缺乏廣泛的資源合作，遠程教育標準不完善，網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)給遠程教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)帶來了很大的難度，這些是造成教育資源不能大范圍內(nèi)共享、教學(xué)資源重復(fù)開發(fā)的主要原因。網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)，為我們解決這些問題帶來了契機，因為網(wǎng)格技術(shù)的核心就是信息、資源共享。網(wǎng)格技術(shù)在其它許多領(lǐng)域都已經(jīng)有了初步的應(yīng)用，但是在遠程教育中應(yīng)用得還很少，研究如何將網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用到遠程教育中，是非常有必要和意義的。本論文的核心是研究如何建立網(wǎng)格環(huán)境、如何開發(fā)網(wǎng)格應(yīng)用程序并將網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用到遠程教學(xué)系統(tǒng)中去。本論文共分七章：第一章是選題背景和研究概述。主要闡述了遠程教育的現(xiàn)狀，存在的問題和解決的途徑，以及本論

3、文的研究內(nèi)容和技術(shù)路線。目前的遠程教學(xué)系統(tǒng)，教學(xué)資源大多以HTML格式為主，輔助以靜態(tài)或動態(tài)的多媒體信息，內(nèi)容和格式混合，不符合遠程教育標準，不利于信息的提取，交換和處理。開發(fā)工具和運行平臺各異，不具有通用性，加上網(wǎng)絡(luò)本身的異構(gòu)，造成了教學(xué)資源和教學(xué)系統(tǒng)無法大范圍共享。網(wǎng)格技術(shù)在遠程教育中的應(yīng)用，可以根本改變這一現(xiàn)狀。網(wǎng)格技術(shù)以資源共享為核心，以網(wǎng)格服務(wù)為實現(xiàn)方式，為用戶提供透明的服務(wù)，用戶不必知道網(wǎng)格服務(wù)是怎樣實現(xiàn)的和由誰實現(xiàn)的，用戶通過網(wǎng)格服務(wù)接口調(diào)用其服務(wù)而實現(xiàn)各種資源的共享。第二章是網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)及其遠程教育應(yīng)用研究。該章主要分析研究了現(xiàn)有的兩個網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)格在遠程教育中的應(yīng)用前景

4、。五層沙漏結(jié)構(gòu)和開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)是目前網(wǎng)格技術(shù)中最重要的兩個體系結(jié)構(gòu)，而開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)更為流行，并且已經(jīng)從理論走向了應(yīng)用。著名的Globus項目就是由開放網(wǎng)格服務(wù)體系構(gòu)建的。五層沙漏結(jié)構(gòu)是以協(xié)議為中心，而開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)以服務(wù)為核心，結(jié)合WebServices和其它網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)，定義了開放的、可擴展的、相互協(xié)作的、異構(gòu)環(huán)境下的應(yīng)用程序框架。網(wǎng)格的應(yīng)用是由網(wǎng)格服務(wù)(GridServices)來體現(xiàn)的，GridServices是在WebServices的基礎(chǔ)上，增加諸如生命周期管理、數(shù)據(jù)管理、服務(wù)實例等功能擴展而成。一個網(wǎng)格服務(wù)就是一個系統(tǒng)中察覺不到的服務(wù)模塊，客戶端只要按照其要求，

5、發(fā)送服務(wù)請求，就可以得到相應(yīng)的服務(wù)。在本文的研究中，采用了開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，并且用Globus作為開發(fā)工具。第三章主要研究XML技術(shù)及其在遠程教育中的應(yīng)用。HTML技術(shù)伴隨著整個Internet的發(fā)展，但由于HTML本身的缺陷，已經(jīng)不能滿足Internet發(fā)展的需要。主要原因有以下幾點：HTML的標記是固定的，用戶無法創(chuàng)建滿足自己需要的標記；HTML將所要表達的信息和顯示的樣式混合在一起，在一定程度上更強調(diào)內(nèi)容顯示的格式，沒有對信息進行結(jié)構(gòu)化的描述，這樣的HTML文檔對于信息的抽取、查詢、處理都是非常困難的甚至有時是不可能的；HTML嚴重依賴瀏覽器，且標準不統(tǒng)一，導(dǎo)致了有些文檔必須在特定的

6、瀏覽器下來解釋。HTML的基勺卜網(wǎng)格的遠程教學(xué)籠開究命缺陷導(dǎo)致了XML的出現(xiàn)，XML是專為工nternet設(shè)計的標記語言，它的重點是信息本身而不是顯示格式，數(shù)據(jù)的顯示由其它技術(shù)來解決。這種明確的分工使得更高效的Web程序設(shè)計、對信息的管理、處理、快速的搜索成為可能，更為關(guān)鍵的是，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)表示使xML成為工nternet上的公共語言，無論是在信息的表示上還是在網(wǎng)絡(luò)通信上，都顯示了其獨特的能力。在遠程教育中，XML已經(jīng)成信息表示和信息傳輸?shù)臉藴?，在網(wǎng)格技術(shù)中，XML作為服務(wù)消息的傳送，也是別的語言無法替代的。網(wǎng)格遠程教學(xué)系統(tǒng)的核心是教學(xué)資源的共享和教學(xué)服務(wù)系統(tǒng)的建立。盡管傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)系統(tǒng)或者基

7、于網(wǎng)絡(luò)的遠程教學(xué)系統(tǒng)都強調(diào)共享，但這種共享還是處于相對較低的水平上。從教學(xué)資源上來看，形式多樣，格式不統(tǒng)一，無法進行統(tǒng)一有效的協(xié)調(diào)和管理;從硬件和操作系統(tǒng)來看，各種異構(gòu)系統(tǒng)并存，許多遠程教學(xué)系統(tǒng)無法在不同的平臺上運行;從實現(xiàn)的方式上來講，大多是靜態(tài)或動態(tài)(用asp或jsP實現(xiàn))的WEB頁面，沒有體現(xiàn)服務(wù)的概念。而網(wǎng)格遠程教學(xué)系統(tǒng)通過為用戶提供統(tǒng)一的服務(wù)接口，實現(xiàn)更高層次的共享，這種共享不僅僅體現(xiàn)在教學(xué)資源上，而且包括各種硬件資源的共享。對于學(xué)習(xí)者來講，不必知道學(xué)習(xí)服務(wù)由誰來提供和怎樣提供，對于教學(xué)資源的開發(fā)者來講，可以通過統(tǒng)一的接口，來實現(xiàn)更為快速的開發(fā)。第四章給出了基于教育科研網(wǎng)的網(wǎng)格體系的

8、框架，特別是對于基于校園網(wǎng)【關(guān)鍵詞】：網(wǎng)格遠程教育GlobusJAVAXMLWebServices【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)【學(xué)位級別】：博士【學(xué)位授予年份】：2004【分類號】：G434【目錄】：中文摘要7-9英文摘要9-11第一章選題背景及研究概述11-21第一節(jié)選題背景11-17111因特網(wǎng)的發(fā)展促進了遠程教育的飛速發(fā)展11-13112遠程教育飛速發(fā)展的同時，存在許多需要解決的問題13-14113網(wǎng)格將改變未來遠程教育模式14-15114網(wǎng)格、分形多媒體及遠程教育15-17115本課題的項目支持17第二節(jié)研究內(nèi)容和技術(shù)路線17-19121主要研究內(nèi)容18122技術(shù)路線18-19第三節(jié)

9、本課題研究的意義19-21第二章網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)及其遠程教育應(yīng)用21-43第一節(jié)網(wǎng)格概念21-25211網(wǎng)格定義21212網(wǎng)格的動因21-22213網(wǎng)格目的22-23214網(wǎng)格應(yīng)用前景23-24215網(wǎng)格的性質(zhì)24-25第二節(jié)網(wǎng)格的發(fā)展及遠程教育25-27221網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展概況25-27222網(wǎng)格與遠程教育27第三節(jié)網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)分析27-37231五層沙漏結(jié)構(gòu)28-32232開放網(wǎng)格服務(wù)體系32-37第四節(jié)與網(wǎng)格相關(guān)的技術(shù)37-39241XML技術(shù)37-38242中間件Corba技術(shù)38-39243WebServices技術(shù)39第五節(jié)網(wǎng)格開發(fā)工具GlobusToolkit介紹39-43251Glo

10、busToolkit簡介39-41252OGSA可以用WebServices等來合成41-43第三章Xml技術(shù)及其遠程教育應(yīng)用43-62第一節(jié)Xml概念43-50311Xml的發(fā)展43-45312Xml結(jié)構(gòu)及語法45-48313Xml文檔類型定義DTD和XmlSchema48-50第二節(jié)Xml文檔解析50-57321Xml解析器50-51322用SAX解析Xml51-54323DOM解析器54-57324JDOM解析器57第三節(jié)Xml與中國遠程教育標準57-62331中國遠程教育標準簡介58-60332Xml在遠程教育技術(shù)標準中的作用60-62第四章網(wǎng)格遠程教學(xué)系統(tǒng)的建立62-72第一節(jié)教育網(wǎng)

11、格結(jié)構(gòu)62-64411國家教育網(wǎng)格結(jié)構(gòu)63-64第二節(jié)基于校園網(wǎng)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)64-69421校園網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀65-67422校園網(wǎng)格體系的建立67-69第三節(jié)校園網(wǎng)遠程教學(xué)網(wǎng)格系統(tǒng)構(gòu)建69-72431校園網(wǎng)教育網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)計69-72第五章網(wǎng)格開發(fā)工具GlobusToolkit及相關(guān)技術(shù)72-91第一節(jié)WebServices技術(shù)與實現(xiàn)72-81511WebServices概念72-74512WebServices實現(xiàn)原理74-75513SOAP消息75-78514WSDL78-80515WebServices應(yīng)用程序80-81第二節(jié)網(wǎng)格開發(fā)工具GlobusToolkit及其應(yīng)用81-91521GlubusToolkit81-83522GT3（GlubusToolkit30）結(jié)構(gòu)83-84523GT3（GlubusToolkit30）安裝84-86524網(wǎng)格應(yīng)用程序開發(fā)86-91第六章網(wǎng)格遠程教學(xué)應(yīng)用實例91-106第一節(jié)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計91-95611分形概念91-